(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧の印加により振動する圧電振動片と、
前記圧電振動片を収納する収納部と前記収納部の周囲に形成された端領域と、前記端領域を周回する環形状に且つ少なくとも二重に配置された第１金属環とを有する第１板と、
前記第１金属環と対応するように少なくとも二重に配置された第２金属環を有し、共晶金属からなる封止材によって前記第１金属環と前記第２金属環とが接合して前記圧電振動片を封入する第２板と、
を備える圧電振動デバイス。
【請求項２】
電圧の印加により振動する圧電振動片と、前記圧電振動片を囲んで前記圧電振動片と一体に形成され一主面と他主面とを含む枠体と、前記枠体の一主面に形成された第１金属膜と、前記枠体の他主面に形成された第２金属膜とを有する圧電振動板と、
前記枠体に対応する端領域に周回する環形状に且つ少なくとも二重に配置された第１金属環を有し、共晶金属からなる封止材によって前記第１金属環と前記第１金属膜とが接合する第１板と、
前記枠体に対応する端領域に周回する環形状に且つ少なくとも二重に配置された第２金属環を有し、前記封止材によって前記第２金属環と前記第２金属膜とが接合する第２板と、を備える圧電振動デバイス。
【請求項３】
前記圧電振動片は電圧を受ける第１励振電極とこの第１励振電極と異なる第２励振電極とを有し、
前記第１金属膜は前記第１励振電極と接続し、前記第２金属膜は前記第２励振電極と接続する請求項２に記載の圧電振動デバイス。
【請求項４】
前記第１金属環と前記第２金属環とが前記端領域上の外側に近づいたり内側に近づいたりする波形状に形成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電振動デバイス。
【請求項５】
前記端領域は第１面と前記第１面と高さの異なる第２面とを有し、
前記第２板は前記第１面に対応する第３面と前記第２面に対応する第４面とを有しており、
前記第１金属環及び前記第２金属環の一方の金属環が前記第１面と前記第３面とにそれぞれ形成され、前記第１金属環及び前記第２金属環の他方の金属環が前記第２面と前記第４面とにそれぞれ形成される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧電振動デバイス。
【請求項６】
前記第１金属環は前記第１板と接合する下地層と前記下地層に接合する表層との２層からなり、
前記第２金属環は前記第２板と接合する下地層と前記下地層に接合する表層との２層からなる請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電振動デバイス。
【請求項７】
圧電振動デバイスを製造する圧電振動デバイスの製造方法において、
圧電振動片を収納する第１板を複数有するとともに各第１板の周囲に環形状に且つ少なくとも二重に配置された第１金属環とを有する第１ウエハを用意する工程と、
前記圧電振動片を封入する第２板を複数有するとともに各第２板の周囲に前記第１金属環と対応するように少なくとも二重に配置された第２金属環とを有する第２ウエハを用意する工程と、
前記第１金属環又は前記第２金属環の少なくとも一方に共晶金属からなる封止材を形成する工程と、
前記封止材を一旦溶融してその後凝固させて前記第１ウエハと前記第２ウエハとを接合する接合工程と、
を備える圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記第１ウエハは前記第１金属環と接する位置に第１窪み部が形成されており、
前記第２ウエハは前記第２金属環と接する位置に第２窪み部が形成されており、
前記封止材を形成する工程は、前記第１窪み部と前記第２窪み部との間に共晶金属からなる球状の封止材を載置し、
前記接合工程は、前記封止材を前記第１金属環及び前記第２金属環に沿って流す請求項７に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項９】
圧電振動デバイスを製造する圧電振動デバイスの製造方法において、
電圧の印加により振動する圧電振動片と、前記圧電振動片を囲んで前記圧電振動片と一体に形成され一主面と他主面とを含む枠体と、前記枠体の一主面に形成された第１金属膜と、前記枠体の他主面に形成された第２金属膜とを有する複数の圧電振動板を含む圧電ウエハを用意する工程と、
第１板を複数有するとともに各第１板の周囲に環形状に且つ少なくとも二重に配置された第１金属環を有する第１ウエハを用意する工程と、
第２板を複数有するとともに各第２板の周囲に前記第１金属環と対応するように少なくとも二重に配置された第２金属環を有する第２ウエハを用意する工程と、
前記第１金属環と前記第１金属膜との間、又は前記第２金属環と前記第２金属膜との間に共晶金属からなる封止材を形成する工程と、
前記封止材を一旦溶融してその後凝固させて前記圧電ウエハを挟むように前記第１ウエハと前記第２ウエハとを接合する接合工程と、
を備える圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記第１ウエハは前記第１金属環と接する位置に第１窪み部が形成されており、
前記第２ウエハは前記第２金属環と接する位置に第２窪み部が形成されており、
前記圧電ウエハは前記第１金属膜に前記第１窪み部と対応するように形成された第３窪み部と前記第２金属膜に前記第２窪み部と対応するように形成された第４窪み部が形成されており、
前記封止材を形成する工程は、前記第１窪み部と前記第３窪み部との間、及び前記第２窪み部と前記第４窪み部との間に共晶金属からなる球状の封止材を載置し、
前記接合工程は、前記封止材を前記第１金属環及び前記第２金属環に沿って流す請求項９に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記第１窪み部及び前記第２窪み部は、半球状の窪み形状である請求項８又は請求項１０に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記接合工程後に、前記接合された前記第１ウエハと前記第２ウエハとを前記圧電振動デバイス毎に切断する切断工程を備える請求項７から請求項１１のいずれか一項に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の振動腕を有する音叉型圧電振動片又はＡＴ振動片などをキャビティ内に有する圧電振動デバイスに関する。またその圧電振動デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型な表面実装型の圧電振動デバイスを製造するために、セラミックパッケージを用いず、板状のガラス基板又は水晶基板を用いてこれを接合した構成が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される圧電振動デバイスは、振動子基板と該振動子基板を支持するベース基板と振動子基板を覆うリッド基板との２箇所の接合が、金錫（Ａｕ−Ｓｎ）の共晶金属により行われている。
【０００３】
一方、特許文献２に開示される圧電振動デバイスは、振動子基板とベース基板との接合が金錫（Ａｕ−Ｓｎ）の共晶金属により行われ、振動子基板とリッド基板との接合が金ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）の共晶金属により行われている。つまり、特許文献２の圧電振動デバイスは、異なる２つの共晶金属によって、振動子基板とベース基板とリッド基板とが接合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２６７８７５号公報
【特許文献２】特開２００７−２４３６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、接合材として共晶金属をベース基板等に均一厚さで形成することが困難である。また共晶金属がベース基板等に均一厚さで形成されても加熱して接合する際に共晶金属内からガスが発生しボイドが形成されてしまうことがある。共晶金属の厚さのばらつき又はボイドの発生により、振動子基板とベース基板とリッド基板とが密封して接合せず、キャビティ内の真空度もしくは湿度が保つことできないことがあった。
【０００６】
本発明は、共晶金属からなる封止材によって二重の金属環が接合して、接合強度に優れ且つキャビティ内の真空度もしくは湿度を保つ圧電振動デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１観点の圧電振動デバイスは、電圧の印加により振動する圧電振動片と、圧電振動片を収納する収納部と収納部の周囲に形成された端領域と、端領域を周回する環形状に且つ少なくとも二重に配置された第１金属環とを有する第１板と、第１金属環と対応するように少なくとも二重に配置された第２金属環を有し、共晶金属からなる封止材によって第１金属環と第２金属環とが接合して圧電振動片を封入する第２板と、を備える。
【０００８】
第２観点の圧電振動デバイスは、電圧の印加により振動する圧電振動片と、圧電振動片を囲んで圧電振動片と一体に形成され一主面と他主面とを含む枠体と、枠体の一主面に形成された第１金属膜と、枠体の他主面に形成された第２金属膜とを有する圧電振動板と、枠体に対応する端領域に周回する環形状に且つ少なくとも二重に配置された第１金属環を有し、共晶金属からなる封止材によって第１金属環と第１金属膜とが接合する第１板と、枠体に対応する端領域に周回する環形状に且つ少なくとも二重に配置された第２金属環を有し、封止材によって第２金属環と第２金属膜とが接合する第２板と、を備える。
【０００９】
第３観点の圧電振動デバイスは、第２観点において、圧電振動片は電圧を受ける第１励振電極とこの第１励振電極と異なる第２励振電極とを有し、第１金属膜は第１励振電極と接続し、第２金属膜は第２励振電極と接続する。
【００１０】
第４観点の圧電振動デバイスは、第１観点から第３観点において、第１金属環と第２金属環とが端領域上の外側に近づいたり内側に近づいたりする波形状に形成されている。
【００１１】
第５観点の圧電振動デバイスは、第１観点から第４観点において、端領域は第１面と第１面と高さの異なる第２面とを有し、第２板は第１面に対応する第３面と第２面に対応する第４面とを有しており、第１金属環及び第２金属環の一方の金属環が第１面と第３面とにそれぞれ形成され、第１金属環及び第２金属環の他方の金属環が第２面と第４面とにそれぞれ形成される
【００１２】
第６観点の圧電振動デバイスは、第１観点から第５観点において、第１金属環は第１板と接合する下地層と下地層に接合する表層との２層からなり、第２金属環は第２板と接合する下地層と下地層に接合する表層との２層からなる。
【００１３】
第７観点の圧電振動デバイスの製造方法は、圧電振動デバイスを製造する圧電振動デバイスの製造方法において、圧電振動片を収納する第１板を複数有するとともに各第１板の周囲に環形状に且つ少なくとも二重に配置された第１金属環とを有する第１ウエハを用意する工程と、圧電振動片を封入する第２板を複数有するとともに各第２板の周囲に第１金属環と対応するように少なくとも二重に配置された第２金属環とを有する第２ウエハを用意する工程と、第１金属環又は第２金属環の少なくとも一方に共晶金属からなる封止材を形成する工程と、封止材を一旦溶融してその後凝固させて第１ウエハと第２ウエハとを接合する接合工程と、を備える。
【００１４】
第８観点の圧電振動デバイスの製造方法は、第７観点において、第１ウエハは第１金属環と接する位置に第１窪み部が形成されており、第２ウエハは第２金属環と接する位置に第２窪み部が形成されており、封止材を形成する工程は、第１窪み部と第２窪み部との間に共晶金属からなる球状の封止材を載置し、接合工程は、封止材を第１金属環及び第２金属環に沿って流す。
【００１５】
第９観点の圧電振動デバイスの製造方法は、圧電振動デバイスを製造する圧電振動デバイスの製造方法において、電圧の印加により振動する圧電振動片と、圧電振動片を囲んで圧電振動片と一体に形成され一主面と他主面とを含む枠体と、枠体の一主面に形成された第１金属膜と、枠体の他主面に形成された第２金属膜とを有する複数の圧電振動板を含む圧電ウエハを用意する工程と、第１板を複数有するとともに各第１板の周囲に環形状に且つ少なくとも二重に配置された第１金属環を有する第１ウエハを用意する工程と、第２板を複数有するとともに各第２板の周囲に第１金属環と対応するように少なくとも二重に配置された第２金属環を有する第２ウエハを用意する工程と、第１金属環と第１金属膜との間、又は第２金属環と第２金属膜との間に共晶金属からなる封止材を形成する工程と、封止材を一旦溶融してその後凝固させて圧電ウエハを挟むように第１ウエハと第２ウエハとを接合する接合工程と、を備える。
【００１６】
第１０観点の圧電振動デバイスの製造方法は、第９観点において、第１ウエハは前記第１金属環と接する位置に第１窪み部が形成されており、第２ウエハは第２金属環と接する位置に第２窪み部が形成されており、圧電ウエハは第１金属膜に第１窪み部と対応するように形成された第３窪み部と第２金属膜に第２窪み部と対応するように形成された第４窪み部が形成されており、封止材を形成する工程は、第１窪み部と第３窪み部との間、及び第２窪み部と第４窪み部との間に共晶金属からなる球状の封止材を載置し、接合工程は、封止材を第１金属環及び第２金属環に沿って流す。
【００１７】
第１１観点の圧電振動デバイスの製造方法は、第８観点から第１０観点において、第１窪み部及び第２窪み部は、半球状の窪み形状である。
【００１８】
第１２観点の圧電振動デバイスの製造方法は、第７観点から第１１観点において、接合工程後に、接合された第１ウエハと第２ウエハとを圧電振動デバイス毎に切断する切断工程を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、共晶金属からなる封止材によって二重の金属環が接合して、接合強度に優れ且つキャビティ内の真空度もしくは湿度を保つ圧電振動デバイスおよびこの水晶デバイスの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】圧電振動デバイス１００の分解斜視図である。
【図２】（ａ）は、リッド１０の平面図である。  （ｂ）は、圧電振動片３０を収納したベース２０の平面図である。  （ｃ）は、圧電振動デバイス１００の図２（ａ）及び図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は、リッド１０とベース２０とを重ね合わせる前の図２（ｃ）の領域５１の拡大図である。  （ｂ）は、リッド１０とベース２０とを接合した後の図２（ｃ）の領域５１の拡大図である。
【図４】圧電振動デバイス１００の作製方法を示したフローチャートである。
【図５】（ａ）圧電振動片が載置されたベース用ウエハの拡大平面図である。  （ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】（ａ）は、リッド２１０の平面図である。  （ｂ）は、圧電振動片３０を収納したベース２２０の平面図である。  （ｃ）は、圧電振動デバイス１００の図６（ａ）及び図６（ｂ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図７】（ａ）は、圧電振動片３０を収納したベース３２０の平面図である。  （ｂ）は、圧電振動デバイス３００の図７（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図である。  （ｃ）は、図７（ｂ）の点線領域５３の拡大図である。
【図８】圧電振動デバイス４００の分解斜視図である。
【図９】（ａ）は、リッド４１０の平面図である。  （ｂ）は、圧電振動板４８０の平面図である。  （ｃ）は、ベース４２０の平面図である。  （ｄ）は、圧電振動デバイス４００の図９（ａ）、図９（ｂ）及び図９（ｃ）におけるＧ−Ｇ断面図である。
【図１０】圧電振動デバイス４００の作製方法を示したフローチャートである。
【図１１】圧電ウエハ４６２の部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の圧電振動デバイスは、圧電振動片と、ベースと、リッドと、を有している。以下、本発明の圧電振動デバイス１００の構成を図１、図２及び図３を参照しながら説明する。
【００２２】
（第１実施例）
＜圧電振動デバイス１００の構成＞
図１は、圧電振動デバイス１００の分解斜視図である。圧電振動デバイス１００は、第１板であるベース２０、第２板であるリッド１０、および圧電振動片３０により構成されている。リッド１０及びベース２０は、ガラス材又は水晶等の圧電材により形成されている。ベース２０は収納部２１を備えており、収納部２１に圧電振動片３０が収納されている。以下、圧電振動デバイス１００の長辺方向をＹ軸方向、圧電振動デバイス１００の短辺方向をＸ軸方向、圧電振動デバイス１００の上下方向をＺ軸方向として説明する。
【００２３】
図２（ａ）は、リッド１０の平面図である。リッド１０は、＋Ｚ軸側と、−Ｚ軸側とに主面を有しており、−Ｚ軸側の主面には凹部１１が形成されている。また、凹部１１の周囲には端領域１２が形成されている。端領域１２の表面には、環状に繋がっており二重に配置された第２金属環１３が形成されている。リッド１０の＋Ｚ軸側の主面は平面状に形成されている。
【００２４】
図２（ｂ）は、圧電振動片３０を収納したベース２０の平面図である。ベース２０は、＋Ｚ軸側と、−Ｚ軸側とに主面を有している。＋Ｚ軸側の主面には収納部２１が形成されており、収納部２１の周囲には端領域２２が形成されている。端領域２２の表面には、環状に繋がっており二重に配置された第１金属環２３が形成されている。ベース２０の−Ｚ軸側の主面には、外部電極２７（図２（ｃ）参照）が形成されている。ベース２０の収納部２１には第１接続電極２４及び第２接続電極２５が形成されている。第１接続電極２４及び第２接続電極２５はスルーホール２６を通してそれぞれ第１外部電極２７及び第２外部電極２８と電気的に接続されている。
【００２５】
ベース２０の収納部２１には、圧電振動片３０が配置されている。圧電振動片３０は、例えば音叉型水晶振動片である。以下、圧電振動片３０が例えば音叉型水晶振動片である。圧電振動片３０は、水晶を基材とし、一対の振動腕３１と基部３２とから成る。基部３２には、第１基部電極３３及び第２基部電極３４が形成される。一対の振動腕３１には、表面、裏面及び側面に第１励振電極３５及び第２励振電極３６が形成されており、第１励振電極３５は第１基部電極３３に繋がっており、第２励振電極３６は第２基部電極３４に繋がっている。第１基部電極３３及び第２基部電極３４は、導電性接着剤４０（図２（ｃ）参照）を介して第１接続電極２４及び第２接続電極２５に接続する。
【００２６】
図２（ｃ）は、圧電振動デバイス１００の図２（ａ）及び図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。圧電振動デバイス１００は、リッド１０の第２金属環１３とベース２０の第１金属環２３とが重ね合わされて封止材４１（図３参照）により結合されることにより接続されている。圧電振動片３０は、リッド１０の凹部１１とベース２０の収納部２１とにより形成されているキャビティ５０に配置されている。第１励振電極３５は、第１基部電極３３、導電性接着剤４０、第１接続電極２４、スルーホール２６を通して第１外部電極２７に電気的に接続されている。また、第２励振電極３６（図２（ｂ）参照）も第２外部電極２８に電気的に接続されている。
【００２７】
図３（ａ）は、リッド１０とベース２０とを重ね合わせる前の図２（ｃ）の領域５１の拡大図である。第１金属環２３及び第２金属環１３は、下地層と表層との２層により形成されている。下地層及び表層は、それぞれクロム（Ｃｒ）層７１及び金（Ａｕ）層７２である。まずクロム層７１が端領域１２及び端領域２２上に形成され、クロム層７１の上には金層７２が形成されている。さらに、第２金属環１３の表面には金錫（ＡｕＳｎ）の共晶金属からなる封止材４１が形成されている。
【００２８】
図３（ｂ）は、リッド１０とベース２０とを接合した後の図２（ｃ）の領域５１の拡大図である。図３（ｂ）では、封止材４１の層が第１金属環２３と第２金属環１３との間に形成されることにより、リッド１０とベース２０とが接合されている。
【００２９】
＜圧電振動デバイス１００の作製方法＞
圧電振動デバイス１００の作製方法について説明する。
図４は、圧電振動デバイス１００の作製方法を示したフローチャートである。
ステップＳ１０１で、リッド用ウエハ６１（図５（ｂ）参照）に凹部１１および第２金属環１３を形成する。凹部１１、第２窪み部１９、および第２金属環１３の形成は、露光、現像及びエッチング等の方法により形成される。ステップＳ１０１は、リッド用ウエハである第２ウエハを用意する工程である。
【００３０】
ステップＳ１１１では、圧電ウエハ（不図示）に圧電振動片３０を形成する。圧電振動デバイス１００では、圧電ウエハは水晶ウエハであり、水晶ウエハ上に音叉型水晶振動片が形成される。圧電振動片３０は、振動腕３１、基部３２、第１励振電極３５、第２励振電極３６、第１基部電極３３および第２基部電極３４が露光、現像、エッチング等の手法により形成される。何百もの圧電振動片３０は圧電ウエハに接続された状態で形成される。
【００３１】
ステップＳ１１２では、圧電ウエハから圧電振動片３０を個別に分離する。圧電振動片３０は、ステップＳ１１１で圧電振動片３０の外形、基部電極及び励振電極を形成した後に、圧電ウエハからレーザーソー等により切り離されることによって完成する。
【００３２】
ステップＳ１２１では、ベース用ウエハ６０（図５（ａ）参照）に収納部２１、第１接続電極２４、第２接続電極２５、第１外部電極２７、第２外部電極２８および第１金属環２３を、露光、現像及びエッチング等の手法により形成する。ステップＳ１２１はベース用ウエハである第１ウエハを用意する工程である。
【００３３】
ステップＳ１３１では、第１金属環２３又は第２金属環１３の少なくとも一方に共晶金属からなる封止材４１を形成する。封止材４１は例えば金錫（ＡｕＳｎ）により形成される。封止材４１は共晶金属と溶剤とを含むペーストである。封止材４１はメッキ又はスクリーン印刷により形成される。図３（ａ）は第１金属環２３にのみに金錫層が形成された図である。第２金属環１３のみに金錫層が形成されてもよいし、第１金属環２３及び第２金属環１３の両方に金錫層が形成されてもよい。
【００３４】
ステップＳ１４１では、ベース用ウエハ６０の台座に圧電振動片３０を載置し導電性接着剤４０で接着して固定する。
【００３５】
図５（ａ）は、圧電振動片３０が載置されたベース用ウエハの拡大平面図である。図５（ａ）では、６個分のベース２０と、各ベース２０の収納部２１に載置されている圧電振動片３０が示されている。第１金属環２３は端領域２２上を周回して環形状に形成されている。第１金属環２３は矩形状で外周側と内周側との二重に形成されている。
【００３６】
ステップＳ１４２では、リッド用ウエハ６１とベース用ウエハ６０とを重ね合わせる。
図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。また、図５（ｂ）はリッド用ウエハ６１とベース用ウエハ６０とが重ね合わされる前の図である。リッド用ウエハ６１の端領域１２上には第２金属環１３が形成されており、さらに第２金属環１３上には封止材４１が形成されている。リッド用ウエハ６１とベース用ウエハ６０との重ね合わせた際には、第２金属環１３と第１金属環２３とが封止材４１を互い挟んでいる。
【００３７】
ステップＳ１４３は、ベース用ウエハ６０である第１ウエハと、リッド用ウエハ６１である第２ウエハとを接合する接合工程である。リッド用ウエハ６１とベース用ウエハ６０との接合は、封止材４１が溶融する温度、例えば２９０℃に両ウエハを加温する。封止材４１を共晶金属により構成することで、封止材４１の融点は第１金属環２３及び第２金属環１３の融点よりも低くなっている。そのため、第１金属環２３及び第２金属環１３を溶融させずに封止材４１のみを溶融させることが可能である。封止材４１は第１金属環２３及び第２金属環１３に対して濡れ性が良くリッド用ウエハ６１及びベース用ウエハ６０などの水晶に対して濡れやすさが悪い。そのため、封止材４１は溶融した後に、毛細管現象によって第１金属環２３及び第２金属環１３にのみに広がる。封止材４１は第１金属環２３及び第２金属環１３の全体に十分に行き渡った後に冷却することにより凝固し、図３に示したように第１金属環２３と第２金属環１３との間に封止材４１の層が形成され、リッド用ウエハ６１とベース用ウエハ６０とが接合される。
【００３８】
ステップＳ１４４では、切断工程が行われる。リッド用ウエハ６１及びベース用ウエハ６０に接続されて形成されている圧電振動デバイス１００を、ウエハを切断することにより個々の圧電振動デバイス１００に分け、圧電振動デバイス１００を完成させる。
【００３９】
圧電振動デバイス１００は、内側と外側との二重に金属環が形成されることにより、全ての金属環に貫通孔が発生し、キャビティ内の気密が解かれる可能性を低くしている。さらに、１本の金属環の幅が薄くなることにより、従来よりも早く金属環全体に封止材を行き渡らせることができる。そのため、金属膜上のＡｕがＡｕＳnに溶け込んでＡｕＳｎの組成比が変わり、ＡｕＳｎの融点が上がり、封止材が金属環上に不均一に形成されて、金錫層にボイド及び貫通孔が発生することを防ぐことができる。
【００４０】
＜圧電振動デバイス２００＞
圧電振動デバイス１００の第１金属環２３及び第２金属環１３は、端領域２２及び端領域１２上に直線状に形成されなくとも良い。以下に、第１金属環及び第２金属環が波線状に形成された圧電振動デバイス２００に関して説明する。
【００４１】
図６（ａ）は、リッド２１０の平面図である。リッド２１０は、＋Ｚ軸側と、−Ｚ軸側とに主面を有しており、−Ｚ軸側の主面には凹部２１１が形成されている。また、凹部２１１の周囲には端領域２１２が形成されている。端領域２１２の表面には、端領域２１２を周回する環形状に二重に配置された第２金属環２１３が形成されている。第２金属環２１３は、端領域２１２上の外側に近づいたり内側に近づいたりする波形状に形成されている。リッド２１０の＋Ｚ軸側の主面は平面状に形成されている。
【００４２】
図６（ｂ）は、圧電振動片３０を収納したベース２２０の平面図である。ベース２２０は、＋Ｚ軸側と、−Ｚ軸側とに主面を有している。＋Ｚ軸側の主面には収納部２２１が形成されており、収納部２２１内には圧電振動片３０が収納されている。圧電振動片３０は図２と同様であるため説明を省略する。収納部２２１の周囲には端領域２２２が形成されている。端領域２２２の表面には、端領域２２２を周回する環形状に二重に配置された第１金属環２２３が形成されている。第１金属環２２３は、端領域２２２上の外側に近づいたり内側に近づいたりする波形状に形成されている。また、ベース２２０の−Ｚ軸側の主面には、第１外部電極２２７及び第２外部電極２２８（いずれも図６（ｃ）参照）が形成されている。また、収納部２２１には、第１接続電極２２４及び第２接続電極２２５が形成されており、それぞれ圧電振動片３０の第１基部電極３３及び第２基部電極３４と導電性接着剤４０を通して接続されている。さらに、第１接続電極２２４及び第２接続電極２２５はスルーホール２２６を通して第１外部電極２２７及び第２外部電極２２８と電気的に接続されている。
【００４３】
図６（ｃ）は、圧電振動デバイス２００の図６（ａ）及び図６（ｂ）のＤ−Ｄ断面図である。圧電振動デバイス２００は、リッド２１０の第２金属環２１３と、ベース２２０の第１金属環２２３とがそれぞれ共晶金属により接続されている。また、圧電振動デバイス２００は、リッド２１０の凹部２１１とベース２２０の収納部２２１とによりキャビティ２５０が形成されており、キャビティ２５０には圧電振動片３０が配置されている。
【００４４】
＜圧電振動デバイス３００＞
圧電振動デバイス１００の端領域１２及び端領域２２には、異なる高さを有する複数の面が形成されていても良い。以下に、異なる高さに二重に形成された第１金属環３２３、及び第２金属環を有する圧電振動デバイス３００に関して説明する。また、圧電振動デバイス３００で使用される封止材はペーストではなく、球体の共晶金属が使用される。
【００４５】
図７（ａ）は、圧電振動片３０を収納したベース３２０の平面図である。ベース３２０は、＋Ｚ軸側と−Ｚ軸側とに主面を有している。＋Ｚ軸側の主面には収納部３２１が形成されており、収納部３２１内には圧電振動片３０が収納されている。圧電振動片３０は図２と同様であるため説明を省略する。収納部３２１の周囲には端領域３２２が形成されている。端領域３２２には異なる高さを有する２種類の領域が形成されている。外周側の領域は第３面３２２ａであり内周側の領域は第４面３２２ｂである。第３面３２２ａ及び第４面３２２ｂにはそれぞれ端領域を周回する環形状に配置された第１金属環３２３が形成されている。
【００４６】
また、第１金属環３２３の各辺上に形成される第１窪み部３２９（図７（ｂ）及び図７（ｃ）参照）の上に封止材４１が配置されている。また、ベース３２０の−Ｚ軸側の主面には、第１外部電極３２７及び第２外部電極３２８（いずれも図７（ｂ）参照）が形成されている。また、収納部３２１には、第１接続電極３２４及び第２接続電極３２５が形成されており、それぞれ圧電振動片３０の第１基部電極３３及び第２基部電極３４と導電性接着剤４０を通して接続されている。さらに、第１接続電極３２４及び第２接続電極３２５はスルーホール３２６を通して第１外部電極３２７及び第２外部電極３２８と電気的に接続されている。
【００４７】
図７（ｂ）は、圧電振動デバイス３００の図７（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図である。圧電振動デバイス３００は、リッド３１０の第２金属環３１３と、ベース３２０の第１金属環３２３とがそれぞれ重ね合わされて接続される。リッド３１０は、＋Ｚ軸側と、−Ｚ軸側とに主面を有しており、−Ｚ軸側の主面には凹部３１１が形成されている。また、凹部３１１の周囲に形成される端領域３１２にも異なる高さを有する２種類の領域が形成されている。外周側の領域は第１面３１２ａであり、内周側の領域は第２面３１２ｂである。また、第２金属環３１３には、圧電振動デバイス３００として組み立てられた時に第１金属環３２３と重なる位置に第２窪み部３１９が形成されている。リッド３１０とベース３２０とを接合する時には第２窪み部３１９と第１窪み部３２９との間に封止材４１が配置される。また、圧電振動デバイス３００は、リッド３１０の凹部３１１とベース３２０の収納部３２１とによりキャビティ３５０が形成されている。キャビティ３５０には圧電振動片３０が配置されている。
【００４８】
図７（ｃ）は、図７（ｂ）の点線領域５３の拡大図である。第１窪み部３２９及び第２窪み部３１９との間には、球体の封止材４１が配置される。第１窪み部３２９及び第２窪み部の形状を半球状にすることが球体の封止材４１をより安定して載置することができる。また、第１面３１２ａ及び第２面３１２ｂとの高さの差と、第３面３２２ａ及び第４面３２２ｂとの高さの差とは等しく、リッド３１０とベース３２０とが重ね合わされた時に第１金属環３２３と、第２金属環３１３とが接続される。リッド３１０とベース３２０との接続時には、リッド３１０とベース３２０とをこの段差に嵌め込むことにより、リッド３１０とベース３２０との重ね合わせを正確に行うことができる。
【００４９】
圧電振動デバイス３００の作製方法も、図４に示されたフローチャートと同様な方法で作製される。
ステップＳ１４１では、ペースト状の共晶金属からなる封止材４１が第１金属環２３又は第２金属環１３の少なくともスクリーン印刷等により形成された。圧電振動デバイス３００の作製方法では、封止材４１のスクリーン印刷の代わりに球状の封止材４１が第１金属環２３に載せられる。
【００５０】
ステップＳ１４３に対応する圧電振動デバイス３００の作製方法では、球状の封止材４１が溶融する温度、例えば２９０℃に封止材４１が加温される。そしてリッド用ウエハ６１及びベース用ウエハ６０が互いに加圧される。封止材４１は第１金属環２３及び第２金属環１３に対して濡れ性が良くリッド用ウエハ６１及びベース用ウエハ６０などの水晶に対して濡れやすさが悪い。そのため、溶解した封止材４１は、毛細管現象によって第１金属環２３及び第２金属環１３にのみに広がる。封止材４１は第１金属環２３及び第２金属環１３の全体に十分に行き渡った後に冷却することにより凝固する。
【００５１】
（第２実施例）
第２実施例として、圧電振動片と、圧電振動片の周囲に形成される枠体とを備える圧電振動板を有する圧電デバイス４００に関して以下に説明する。
【００５２】
＜圧電振動デバイス４００＞
図８は、圧電振動デバイス４００の分解斜視図である。圧電振動デバイス４００は、リッド４１０、ベース４２０及び圧電振動板４８０により構成されている。リッド４１０、ベース４２０及び圧電振動板４８０は、ガラス材又は水晶等の圧電材により形成されている。
【００５３】
圧電振動板４８０は、圧電振動片４３０と、圧電振動片４３０を囲んで形成されている枠体４８１とを備えている。圧電振動片４３０は＋Ｚ軸側と−Ｚ軸側とに主面を有しており、−Ｚ軸側の主面には第１励振電極４３５が形成され、＋Ｚ軸側の主面には第２励振電極４３６が形成されている。また、枠体４８１も＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向とに主面を有しており、−Ｚ軸方向には第１金属膜４８２が形成されており、＋Ｚ軸方向には第２金属膜４８３が形成されている。第１励振電極４３５と第１金属膜４８２とは電気的に接続され、第２励振電極４３６と第２金属膜４８３とが電気的に接続されている。また、第二金属膜４８３は内周部と外周部とに二重に形成され、二重の第二金属膜４８３は互いに接続金属膜４８５によって電気的に接続されている。リッド４１０は、−Ｚ軸側の面に、枠体４８１の第２金属膜４８３と重なるように、二重の環状の第２金属環４１３が形成されている。ベース４２０は、＋Ｚ軸側の面に、枠体４８１の第１金属膜４８２と重なるように、二重の環状の第１金属環４２３が形成されている。また、−Ｚ軸側の面には、第１外部電極４２７と、第２外部電極４２８とが形成されている。
【００５４】
枠体４８１、リッド４１０及びベース４２０が形成されるウエハには貫通孔４６４（図１１参照）が形成され、枠体４８１、リッド４１０及びベース４２０の各角部には電極が形成されキャスタレーションが作られる。リッド４１０の第１キャスタレーション４９１と、枠体４８１の第１キャスタレーション４９２と、ベース４２０の第１キャスタレーション４９３とは縦に重なるように配置されている。リッド４１０の第１キャスタレーション４９１は第２金属環４１３と電気的に繋がっており、ベース４２０の第１キャスタレーション４９３は第１外部電極４２７と電気的に繋がっており、枠体４８１の第１キャスタレーション４９２は第２金属膜４８３と電気的に繋がっている。つまり、第１外部電極４２７と第２励振電極４３６とが電気的に接続される。また、ベース４２０の第１キャスタレーション４９３の反対側にある第２キャスタレーション４９４は、第２外部電極４２８と第１金属環４８３とを電気的に接続している。
【００５５】
図９（ａ）は、リッド４１０の平面図であり、第２金属環４１３などは点線で示されるように透視された状態で描かれている。リッド４１０は、＋Ｚ軸側と、−Ｚ軸側とに主面を有している。−Ｚ軸側の主面には、枠体４８１に対応する位置に端領域４１２が形成されており、端領域４１２には環状に二重に配置されている第２金属環４１３が形成されている。リッド４１０の＋Ｚ軸側の主面は平面状に形成されている。また、リッド４１０の四隅にはそれぞれキャスタレーションが形成されており、第１キャスタレーション４９１は第２金属環４１３と電気的に接続されている電極が形成されている。その他のキャスタレーションと第２金属環４１３との間には電極絶縁部４８６が形成されている。電極絶縁部４８６はキャスタレーションと第２金属環４１３とが電気的に接続されないように、電極が形成されておらず絶縁されている。以下、キャスタレーションと金属環又は金属膜とが電気的に接続されている旨の記載がない場合は、キャスタレーションと金属環又は金属膜との間に電極絶縁部４８６が形成されている。
【００５６】
図９（ｂ）は、圧電振動板４８０の平面図である。圧電振動板４８０は、圧電振動片４３０と圧電振動片４３０を囲む枠体４８１とが形成されている。圧電振動片４３０は、振動周波数に応じて厚さが決まっており、必ずしも枠体４８１の厚さと同じではない。圧電振動片４３０には、＋Ｚ軸側の面に第２励振電極４３６及び−Ｚ軸側の面には第１励振電極４３５が形成されている。また、枠体４８１の＋Ｚ軸側の面には第２金属膜４８３が、−Ｚ軸側の面には第１金属膜４８２が形成されている。第２金属膜４８３は内周部と外周部とに二重に形成されており、接続金属膜４８５によって電気的に接続されている。図９（ｂ）に示している第２金属膜４８３は、リッド４１０に形成される第２金属環４１３と対応する位置に二重に形成されているが、幅広い一重に形成しても良い。これは、第２金属環４１３が二重に形成されているため、ウエハ同士を接合した時に結果的に二重の金属環を形成することができるためである。また、第２金属膜４８３が二重に形成されたとしても、内周側と外周側との第２金属膜４８３は接続金属膜４８５によって互いに電気的に接続される。これは、第２励振電極４３６を外周部の第２金属膜４８３と接続し、更に第１キャスタレーション４９２を通してベース４２０に形成される第１外部電極４２７と接続するためである。同様に、第１金属膜４８２（図８の−Ｚ軸側）も一重、または内周側と外周側との金属膜が電気的に接続されていれば何重に形成されても良い。第１金属膜４８２も第２金属膜４８３と同様に第１励振電極４３５を第２外部電極４２８に接続させるように形成される。
【００５７】
図９（ｃ）は、ベース４２０の平面図である。ベース４２０は、＋Ｚ軸側と−Ｚ軸側とに主面を有している。＋Ｚ軸側の主面には凹部４２１が形成されており、凹部４２１の周囲には枠体４８１に対応するように端領域４２２が形成されている。端領域４２２の表面には、二重環状の第１金属環４２３が形成されている。ベース４２０の−Ｚ軸側の主面には、第１外部電極４２７及び第２外部電極４２８（図９（ｄ）参照）が形成されている。また、ベース４２０の外周の四隅にはキャスタレーションが形成されている。キャスタレーションの一つである第１キャスタレーション４９３は第１外部電極４２７に接続され、第１キャスタレーション４９３の反対側に位置する第２キャスタレーション４９４は第１金属環４２３と第２外部電極４２８とに電気的に接続している。
【００５８】
図９（ｄ）は、圧電振動デバイス４００の図９（ａ）、図９（ｂ）及び図９（ｃ）におけるＧ−Ｇ断面図である。圧電振動デバイス４００は、圧電振動板４８０の枠体４８１がリッド４１０とベース４２０とにより挟まれて形成されている。圧電振動片４３０は、ベース４２０と、リッド４１０と、枠体４８１とに囲まれた領域に配置されている。また、ベース４２０に形成されている第１キャスタレーション４９３と、枠体４８１に形成されている第１キャスタレーション４９２と、リッド４１０に形成されている第１キャスタレーション４９１とが電気的に接続されている。
【００５９】
図１０は、圧電振動デバイス４００の作製方法を示したフローチャートである。
ステップＳ２０１で、リッド用ウエハに第２金属環２１３および第１キャスタレーション４９１を形成する。第２金属環２１３および第１キャスタレーション４９１は、露光、現像およびエッチング等の方法により形成される。
【００６０】
ステップＳ２１１は、圧電ウエハに圧電振動片４３０、枠部４８１、第１励振電極４３５、第２励振電極４３６、第１キャスタレーション４９２、第１金属膜４８２及び第２金属膜４８３を形成する。これらは、金属膜の蒸着、フォトレジストの塗布、露光、現像およびエッチング等の方法により形成される。
【００６１】
ステップＳ２２１は、ベース用ウエハに凹部４２１、第１外部電極４２７、第２外部電極４２８、キャスタレーション４９３，４９４、及び第１金属環４２３を形成する。これらは、金属膜の蒸着、フォトレジストの塗布、露光、現像およびエッチング等の方法により形成される。
【００６２】
ステップＳ２３１は、第１金属環４２３と第１金属膜４８２との間、又は第２金属環４１３と第２金属膜４８３との間に共晶金属からなる封止材４１を形成する。
【００６３】
図１１は、圧電ウエハ４６２の部分平面図である。圧電ウエハ４６２には複数の圧電振動板４８０が形成される。また、隣り合う圧電振動板４８０の外周に形成された第２金属膜４８３の間に金属膜４８４が形成される。金属膜４８４上には第４窪み部４２９が形成され、その上に球状の封止材４１が配置される。第２金属膜４８３は、内周と外周とが接続されるように形成されているため、封止材４１を溶融した際に封止材４１は第２金属膜４８３全体に行き渡る。また、第４窪み部４２９を、圧電振動板４８０を個々に切り離す時に切断される切断ライン４６３上に配置することにより、最終的に圧電振動板４８０に窪み部が形成されないようになっている。さらに、圧電ウエハ４６２上の圧電振動板４８０の四隅に位置する場所には貫通孔４６４が形成され、圧電振動板４８０の角部にキャスタレーションが形成される。
【００６４】
図１１の圧電ウエハ４６２と同様に、ベース用ウエハの＋Ｚ軸側の面、リッド用ウエハの−Ｚ軸側の面、及び圧電ウエハ４６２の−Ｚ軸側の面にも切断ライン４６３上にそれぞれ第１窪み部、第２窪み部、及び第３窪み部が形成される。各窪み部は、リッド用ウエハ、圧電ウエハ及びベース用ウエハがそれぞれ重ね合わされた時に、第１窪み部と第３窪み部とが重なり、第２窪み部と第４窪み部とが重なりあって球状の封止材４１を保持できる。
【００６５】
ステップＳ２３２は、リッド用ウエハ、圧電ウエハ及びベース用ウエハを接合する。ステップＳ２３２では、まずリッド用ウエハ、圧電ウエハ及びベース用ウエハを重ね合わせた状態封止材４１を溶融する。封止材４１が濡れ性のよい第１金属環４２３、第２金属環４１３、第１金属膜４８２及び第２金属膜４８３の全体に行き渡る。その後封止材４１が冷却されると封止材４１が凝固してリッド用ウエハ、圧電ウエハ及びベース用ウエハが接合される。
【００６６】
ステップＳ２３３は、切断工程である。図１１に示したような切断ライン４６３でウエハを切断することにより圧電振動デバイス４００をウエハから切り離す。
【００６７】
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。
【００６８】
例えば、以上の説明では、ペースト状の封止材４１を金属環上にメッキまたはスクリーン印刷により形成する方法と、金属環に接する位置に窪み部を形成し、窪み部に球状の封止材４１を載置して形成する方法とを説明したが、どちらの方法を使用しても良い。また、球状の封止材４１を用いる場合も窪み部は必須ではなく、金属環の高さ、及び端領域上の金属環同士の間隔を調整することにより、窪み部を形成せずに圧電振動デバイスを形成することもできる。また、窪み部の形状は封止材４１を保持できる形状であればどのような形状でも良い。
【００６９】
また、上記の説明では、金属環及び金属膜をクロム（Ｃｒ）層と金（Ａｕ）層とにより形成したが、クロム（Ｃｒ）層のみの形成でも良い。さらに上記の説明では金属環は二重であるとして説明したが、二重以上であれば何重の金属環を形成しても良い。金属環の本数を増やすことにより、より安定した気密接合を得ることができる。また、上記説明では共晶金属として金錫（Ａｕ−Ｓｎ）を使用したが、金ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）又は金シリコン（Ａｕ−Ｓｉ）を使用してもよい。
【００７０】
更に、圧電振動デバイス４００の作製工程中で形成される第１窪み部、第２窪み部、第３窪み部、第４窪み部及び圧電振動デバイス４００の外に形成される金属膜４８４は、図１１に示した位置及び形状に限らず、圧電振動デバイス４００内の金属膜であれば、どのような位置に形成されても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１０、２１０、３１０、４１０    リッド
１１、２１１、４２１    凹部
１２、２２、２１２、２２２、３１２、３２２    端領域
１３、２１３、３１３、４１３    第２金属環
１９、２９、４２９    窪み部
２０、２２０、３２０、４２０    ベース
２１、２２１、３２１    収納部
２３、２２３、３２３、４２３    第１金属環
２４    第１接続電極
２５    第２接続電極
２６    スルーホール
２７、２２７、３２７、４２７    第１外部電極
２８、２２８、３２８、４２８    第２外部電極
３０、４３０    圧電振動片
３１    振動腕
３２    基部
３３    第１基部電極
３４    第２基部電極
３５、４３５    第１励振電極
３６、４３６    第２励振電極
４０    導電性接着剤
４１    封止材
５０    キャビティ
６０    ベース用ウエハ
６１    リッド用ウエハ
７１    クロム（Ｃｒ）層
７２    金（Ａｕ）層
１００、２００、３００、４００    圧電振動デバイス
４６２    圧電ウエハ
４６３    切断ライン
４６４    貫通孔
４８０    圧電振動板
４８１    枠体
４８２    第１金属膜
４８３    第２金属膜
４８５    接続金属膜
４８６    電極絶縁部
４９１、４９２、４９３、４９４    キャスタレーション
【図１】
0005514663.tif 000002
【図２】
0005514663.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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